Cząsteczki Messenger RNA są kaptowane odwróconym nukleotydem

Egzymy kaptujące Messenger RNA.

Pobierz wysokiej jakości obraz TIFF

W naszych komórkach, transkrypcja nie jest tylko prostym procesem czytania DNA i budowania komplementarnej nici RNA. Niemal natychmiast po rozpoczęciu działania polimerazy RNA, w komórce zachodzą zmiany. Kiedy mRNA ma już tylko około 30 nukleotydów długości, komórka dokonuje pierwszej zmiany: dołącza do końca nukleotyd guanozynowy. Ta „czapeczka” jest niezwykła pod wieloma względami: zasada guaninowa jest metylowana, połączenie jest utworzone z trzech fosforanów zamiast normalnego pojedynczego fosforanu, a orientacja nukleotydu jest przeciwna do normalnego połączenia nukleotyd-nukleotyd. Ta niezwykła struktura chroni RNA przed enzymami trawiącymi kwasy nukleinowe, a także zapewnia rozpoznawalny sygnał dla cząsteczek wykorzystujących mRNA. Później komórka dokona dodatkowych zmian w rosnącym mRNA, dodając ciąg nukleotydów adenozyny na drugim końcu, a następnie splicing out regionów, które nie kodują białek.

Zakładanie czapeczki

Kapeczki mesenger RNA powstają w trzech etapach, z których każdy jest wykonywany przez inny enzym. Nowy mRNA ma trzy fosforany na końcu, więc pierwszym krokiem jest odcięcie jednego z nich. Następnie drugi enzym przyłącza GMP do nowego końca dwufosforanowego, tworząc nietypowe wiązanie trójfosforanowe i odwracając orientację. Wreszcie trzeci enzym metyluje zasadę guaninową, czyniąc ją jeszcze bardziej rozpoznawalną.Zadziwiające jest to, że enzymy te są związane z długim fosforylowanym ogonem polimerazy RNA, więc są one utrzymywane w dokładnie właściwym miejscu do modyfikowania nowego mRNA w trakcie transkrypcji.

Capping w działaniu

Wszystkie trzy enzymy są tu pokazane. Kompleks pokazany na górze pochodzi z drożdży (pozycja PDB 3kyh ) i obejmuje dwa pierwsze enzymy. Dwie podjednostki w centrum (w kolorze niebieskim) wykonują reakcję przycinania, a dwie podjednostki po obu stronach (w kolorze zielonym) wykonują transfer nukleotydów. W naszych własnych komórkach, jeden długi łańcuch białkowy z dwoma połączonymi enzymami przeprowadza te dwie reakcje. Niższy enzym (pozycja PDB 1ri1 ) wykonuje reakcję metylacji.

Zdejmowanie czapeczki

Egzymy dekapujące mesenger RNA.

Pobierz obraz TIFF wysokiej jakości

Kiedy komórki kończą pracę z mRNA, muszą je poddać recyklingowi. Aby to zrobić, muszą usunąć czapeczkę, tak aby enzymy rozkładające RNA mogły przystąpić do pracy. Dwa enzymy dekapujące pokazane są tutaj. Po lewej stronie znajduje się Dcp1/Dcp2 (pozycja PDB 2qkm ), kompleks enzymatyczny, który rozpoznaje stare lub przestarzałe mRNA i ścina czapeczkę, umożliwiając dostęp enzymom, które żują nukleotydy z końca. Po prawej stronie pokazano enzym dekapujący „padlinożerca” (pozycja PDB 1st0 ).Usuwa on czapeczkę z RNA, które zostało pocięte na kawałki przez egzosomy.

Odkrywanie struktury

• Obraz
• JSmol 1

Ezym dodający GMP otwiera się i zamyka podczas swojej skomplikowanej reakcji. Wykonuje on reakcję w dwóch etapach. Najpierw znajduje cząsteczkę GTP, zamyka się wokół niej i przyłącza nukleotyd do jednego z własnych aminokwasów lizyny. Następnie otwiera się i uwalnia pirofosforan, który usunął z GTP, i zamyka się wokół końca mRNA, wykonując reakcję przeniesienia nukleotydu. Po tych dwóch etapach otwiera się ponownie, uwalniając mRNA z kapsydem. Naukowcy uchwycili wirusową formę enzymu w kilku z tych etapów (pozycje PDB 1ckm , 1ckn i1cko ).Kliknij na obrazek, aby zobaczyć interaktywny Jmol, który pokazuje struktury.